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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Brancalion, Marcel Luis
Título: Avaliação de Aspectos Configuracionais e Analíticos da Técnica TSFFAAS
Ano: 2006
Orientador: Prof. Dr. Marco Aurélio Zezzi Arruda
Coorientador: Prof. Dr. Edvaldo Sabadini
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: TS-FF-AAS, Spray térmico, Nebulização, Filmagem
Resumo: Nesta Dissertação foi avaliado o mecanismo de formação do spray térmico na técnica TSFFAAS (Thermospray Flame Furnace Atomic Absorption Spectrometry) via filmagens com altas velocidades de aquisição, relacionando estes aspectos com os resultados analíticos obtidos para o elemento Cd. Para isso foram utilizadas uma câmera com arranjos CCD operando à velocidade de 1000 qps (1/1000 s) e outra com sensores CMOS à taxa de até 18000 qps (1/18000 s), observando pela primeira vez que o mecanismo de formação do spray é bastante distinto daqueles já descritos na literatura. Operando em baixa pressão de bombeamento (ca. 0,15 MPa), os efeitos térmicos se sobressaem à componente mecânica (propulsão) na formação do spray térmico, de modo que o mesmo se apresenta na forma de pequenos jatos sendo ejetados pelo capilar cerâmico (320 ± 50 pulsos/s e velocidades ca. 40 km h), em meio a uma grande fase gasosa, resultado da alta eficiência de vaporização, bem como do efeito de Leidenfrost. Os aspectos configuracionais foram utilizados de maneira satisfatória para explicar os resultados analíticos obtidos mediante a avaliação dos diversos parâmetros que regem a técnica, baseadas na determinação de Cd. Foram otimizadas as variáveis físicas: vazão da solução carregadora (0,4 mL min), volume da alça de amostragem (200 mL), vazão de água no nebulizador (2-4 mL min), vazão de acetileno/ar na chama (1,0/6,0 L min), diâmetro interno do capilar cerâmico (0,5 mm) e geometria do forno atomizador (sem furação). Foi avaliada ainda, a variável química, alterando a composição da solução carregadora com o uso de misturas binárias entre água e ácidos inorgânicos, água e solventes orgânicos e soluções aquosas de surfactante. As condições otimizadas foram HNO3 10% (v/v), HCl 5% (v/v), C2H5OH 10% (v/v), CH3CN 50% (v/v) e Triton® X-100 0,5% (v/v), a partir das quais se obteve uma faixa linear até 20,0 mg L e limites de quantificação (LQ) entre 0,8 e 1,8 mg L, representando ganhos analíticos significativos com relação à técnica GFAAS, sistemas de concentração e à TSFFAAS operando a altas pressões. Os ganhos são normalmente creditados à alta eficiência de vaporização proporcionada. A validação dos métodos foi realizada com os materiais certificados (CRM) Bovine liver (NIST 1577b), Trace elements in plankton (BCR 414) e Trace elements in rye grass (BCR 281), e aceita pelos testes estatísticos t e F para as diferentes soluções carregadoras avaliadas. Por fim, foi proposta uma nova estratégia de trabalho com a técnica, baseada no fluxo contínuo, resultando em ganhos em termos de simplicidade e LQ (0,5 mg L), porém com a limitação de não poder ser aplicado a sistemas de concentração on-line.
Abstract: This work evaluated the mechanism of the thermospray formation on the TSFFAAS technique (Thermospray Flame Fumace Atomic Absorption Spectrometry), using high-speed cameras and relating the obtained films to the analytical aspects for Cd determination. For such purpose, a CCD camera operating at 1000 fps (shutter: 1/1000 s) acquisition speed and a CMOS one, operating up to 18000 fps (1/18000 s) speed, were used, allowing the observation, firstly reported, that the thermospray formation mechanism related to this thechnique is quite different of the another ones already discribed in the literature. Working at low pumping pressures (ca. 0.15 MPa), thermal effects are more pronounced that mechanical ones (pumping propulsion) on the thermospray formation, so that it is composed of small jets being ejected from the ceramic capillary (320 ± 50 pulses/s and ca. 40 km h), amid a great gasous phase, which is the result of the high efficiency vaporization process inside the capillary tip, as well as the Leidenfrost effect. The configurational aspects were satisfactorily utilized to explain the analytical results obtained for the evaluation of different parameters guiding the technique, based on the Cd determination. Physical variables were optimized: flow rate (0.4 mL min), loop volume (200 mL), water of nebulizer flow rate (2-4 mL min), acetylene/air flow rates (1.0/6.0 L min), ceramic capillary inner diameter (0.5 mm) and furnace atomizer furnace (without holes). It was still evaluated the chemical variable, changing the carrier composition, by using binary mixtures of water and inorganic acids, water and organic solvents and surfactant aqueous solutions. The optimized conditions were 10% (v/v) HNO3, 5% (v/v) HCl, 10% (v/v) C2H5OH, 50% (v/v) CH3CN and 0.5% (v/v) Triton® X-100, being obtained a linear range up to 20.0 mg L and limits of quantification (LOQ) between 0.8 and 1.8 mg L, representing significant analytical features when compared to the GFAAS technique, concentration systems and to the TSFFAAS technique operating at high pressures. The improvements are usually credited to the high efficiency vaporization. The validation of the proposed methods was made using the certifed reference materiaIs (CRM) Bovine liver (NIST 1577b), Trace elements in plankton (BCR 414) and Trace elements in rye grass (BCR 281), being acepted by the t and F statistical tests for those different carriers evaluated. Finally, it was proposed a strategy based on continuous flow when working with TSFFAAS, which resulted improvements in terms of simplicity and LOQ (0.5 mg L); however, such strategy is not applied for online concentration systems.
Arquivo (Texto Completo): vtls000406781.pdf ( tamanho: 4,45MB )

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